鉱山跡地の自生植物と土着微生物を利用した新しい緑化技術の構築

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H01161
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 山路 恵子 筑波大学, 生命環境系, 教授 (00420076)
• 研究分担者: 井上 千弘 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (30271878) ; 森 茂太 山形大学, 農学部, 教授 (60353885) ; 市原 優 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (10353583) ; 春間 俊克 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 博士研究員 (40836417) ; 田村 憲司 筑波大学, 生命環境系, 教授 (70211373) ; 小川 和義 筑波大学, 生命環境系, 助教 (60375433) ; 菅原 一輝 成蹊大学, 理工学部, 助教 (60792405) ; 升屋 勇人 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (70391183) ; 石田 厚 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (60343787)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 重金属 / 植物 / 微生物 / 緑化技術

研究実績の概要

4つの鉱山跡地を調査地とし、重金属を蓄積する自生植物を20種類程度分析に供した結果、重金属蓄積性植物を５種類程度選抜することができた。また、同時に土壌調査も実施し、土壌化学分析も実施した。また、現地で生息する自生植物の健全性を評価するために、根の呼吸量の解析を実施した。現地での試験には困難な点もあったため、ポット試験による評価を試みた結果、良好な結果が得られたため、健全性の評価に使用できると考えている。光合成量の測定については、未実施であり、今後、検討を重ねる必要がある。
自生植物の重金属耐性機構の解明については、元素のイメージングの予備検討、根の重金属無毒化物質の解析およびイメージングについて予備検討を実施した。上記解析方法については、良好な結果を得られたため、今後は本試験を実施する予定である。
また、選抜した自生植物については、根から機能性微生物の分離を試み、高頻度で分離された微生物については遺伝子同定を行った。さらに分離した微生物については機能性解析（シデロフォアの産生能力や重金属耐性試験）を試み、機能性を明らかにしつつある。微生物群集解析については、解析方法について予備的試験を実施しており、今後解析が進むことが期待される。
機能性微生物を用いた新規緑化技術の開発においては、電界処理技術の予備検討が数種類の植物種を用いて実施された。また、機能性微生物を抱合するための素材の開発についても実施され、素材の選択が終了した。今後は、機能性微生物の抱合実験を実施する必要がある。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

自生植物の健全性評価に関して、光合成量の測定は機械の調達が間に合わず、今年度は実施が出来なかったため、来年度は必ず実施する。

今後の研究の推進方策

2019年度は、それぞれの担当内容における予備的検討の部分について、問題なく遂行できた。2020年度は、予備的検討結果を受け、本格的なデータ取得を進める。

研究成果

• [雑誌論文] First report of anthracnose on Schima mertensiana caused by Colletotrichum sp. in Japan (2020)
  • 著者名/発表者名: Truong Hanh H.、Yamanaka Tomohiro、Ono Tsuyoshi、Masuya Hayato、Hirooka Yuuri
  • 雑誌名: Journal of General Plant Pathology 巻: 86 ページ: 233～236
  • DOI: 10.1007/s10327-020-00914-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cupriavidus basilensis strain r507, a toxic arsenic phytoextraction facilitator, potentiates the arsenic accumulation by Pteris vittata (2020)
  • 著者名/発表者名: Yang Chongyang、Ho Ying-Ning、Makita Ryota、Inoue Chihiro、Chien Mei-Fang
  • 雑誌名: Ecotoxicology and Environmental Safety 巻: 190 ページ: 110075～110075
  • DOI: 10.1016/j.ecoenv.2019.110075
  • 査読あり
• [雑誌論文] A multifunctional rhizobacterial strain with wide application in different ferns facilitates arsenic phytoremediation (2020)
  • 著者名/発表者名: Yang Chongyang、Ho Ying-Ning、Makita Ryota、Inoue Chihiro、Chien Mei-Fang
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 712 ページ: 134504～134504
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.134504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Root-endophytic Chaetomium cupreum chemically enhances aluminium tolerance in Miscanthus sinensis via increasing the aluminium detoxicants, chlorogenic acid and oosporein (2019)
  • 著者名/発表者名: Haruma Toshikatsu, Yamaji Keiko, Ogawa Kazuyoshi, Masuya Hayato, Sekine Yurina, Kozai Naohumi
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 14 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0212644
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A report of dieback and mortality of elm trees suspected of Dutch elm disease in Hokkaido, Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto Toshizumi、Masuya Hayato、Koizumi Akio、Yamaguchi Takehiro、Ishihara Makoto、Yamaoka Yuichi、Okane Izumi、Shizuki Mariko、Ohara Masahiro
  • 雑誌名: Journal of Forest Research 巻: 24 ページ: 396～400
  • DOI: 10.1080/13416979.2019.1679942
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fungi associated with Cryphalus rhusi (Scolytinae; Coleoptera) infesting lacquer tree, Toxicodendron vernicifluum (2019)
  • 著者名/発表者名: Masuya Hayato、Endoh Rikiya、Ando Yuho、Tabata Masanobu
  • 雑誌名: Journal of Forest Research 巻: 24 ページ: 120～124
  • DOI: 10.1080/13416979.2018.1564532
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous removal of lead(II) and nitrate from water at low voltage (2019)
  • 著者名/発表者名: Rao Xufeng、Li Qingyu、Inoue Chihiro、Ahmad Irshad、Yi Jin、Liu Yuyu、Zhang Jiujun
  • 雑誌名: Journal of Water Process Engineering 巻: 32 ページ: 100940～100940
  • DOI: 10.1016/j.jwpe.2019.100940
  • 査読あり
• [雑誌論文] Classification of coal fly ash based on pH, CaO content, glassy components, and leachability of toxic elements (2019)
  • 著者名/発表者名: Seki Tsugumi、Ogawa Yasumasa、Inoue Chihiro
  • 雑誌名: Environmental Monitoring and Assessment 巻: 191 ページ: 1~12
  • DOI: 10.1007/s10661-019-7489-x
  • 査読あり
• [学会発表] Root endophytic Chaetomium cupreum increased Al tolerance in Miscanthus sinensis growing at an old mine site. (2019)
  • 著者名/発表者名: Toshikatsu Haruma，Keiko Yamaji，Kazuyoshi Ogawa，Hayato Masuya，Yurina Sekine，Naofumi Kozai
  • 学会等名: Asian Mycology Congress 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 内生菌が促進する、鉱山跡地におけるススキの定着 (2019)
  • 著者名/発表者名: 春間俊克，山路恵子
  • 学会等名: 資源・素材学会平成31 (2019) 年度春季大会
• [学会発表] 鉱山跡地において，内生菌が関与するススキの有害金属耐性機構の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 春間俊克, 山路恵子, 盧星燕, 土山紘平
  • 学会等名: 資源・素材2019（京都）2019年度資源・素材関係学協合同秋季大会
• [学会発表] Mechanism of heavy-metal tolerance in shade plant Aucuba japonica via the possible function of root-endophytes (2019)
  • 著者名/発表者名: Kohei Doyama, Keiko Yamaji, Toshikatsu Haruma
  • 学会等名: Asian Mycology Congress 2019
  • 国際学会 / 招待講演